JP2006146860A - データ転置装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ転置の際にメモリのデータ入出力速度を高めることなく、ＳＯＭ素子などの走査装置の高速動作を行うことが可能なデータ処理方法および装置を提供する。
【解決手段】１フレームがＫ×Ｌバイトサイズのデータからなるイメージデータ（横方向：Ｋバイト、列方向：Ｌバイト）を横方向に読み取ってＫ×Ｎバイト（Ｎ≧２）サイズのデータアレイを交互に格納する一対のラインメモリと、前記ラインメモリから前記イメージデータをＮバイト単位で交互に受信し、１フレームに相当するデータアレイを格納する一対のメモリと、前記メモリに格納されたデータアレイをＮバイト単位で縦方向にアドレシングして外部へ出力する出力部とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、横方向に入力されるイメージデータを転置（transposing）して、縦方向に配列されたデータを必要とする走査装置に提供するデータ処理装置および方法に係り、より具体的には、横方向に入力されるイメージデータを受信し、データの入出力速度に制限のあるメモリを用いて、ＨＤＴＶなどに使用されるＳＯＭ（Spatial Optical Modulator）素子などの高速度動作を支援することが可能なデータ処理構造および方法に関する。

図１ａに示すように、通常のＨＤＴＶなどの応用において入力されるイメージデータは横方向に整列されている。ＳＯＭ素子は、図１ｂに示すように、１０８０個のマイクロミラー素子が縦方向に配列されているため、１０８０個ずつのイメージデータを横方向に走査（以下、「スキャニング」ともいう）しながらディスプレイするようになっている。

本発明は、図１ａのごとく横方向に配列されたデータを受信し、これを図１ｂのごとく縦方向に配列された形態のデータアレイを提供するための装置および方法に関する。

本発明の装置および方法は、１フレームのイメージがＫ×Ｌバイト（横（ないしは行）方向長さ：Ｋバイト、列方向長さ：Ｌバイト）から構成されると仮定するとき、順次入力されるデータをＫ×Ｎバイト単位でデータを提供する。

汎用ＨＤＴＶ標準の場合、１フレームのイメージは横長さ（Ｋ）＝１９２０個の画素、列長さ（Ｌ）＝１０８０画素からなり、各画素は通常ＲＧＢ信号それぞれ１バイトずつ総３バイトから構成される。

汎用ＨＤＴＶのイメージ走査に用いられるＳＯＭ素子は、ＨＤＴＶ級画像を出力するための素子であって、１０８０個のマイクロミラーセルが一列に配列されているため、横方向に走査してディスプレイするようになっている。したがって、ＳＯＭ素子は、１９２０×１０８０個の画素からなる１フレームのイメージを走査するために、１０８０個の縦方向に配列されたデータを必要とする。

図２ａは１９２０×１０８０画素からなる１フレームのイメージデータの構造を示す。図２ａに示したイメージデータは、外部から横方向へ、すなわち（０，０）、（０，１）、（０，２）、（０，３）......の順に入力される。ところが、ＳＯＭ素子は、１０８０個の縦方向に配列されたデータが要求されるので、図２ｂに示すように、前記入力されるイメージデータは横方向配列から縦方向配列に転置しなければならない。

図３は従来のＳＯＭ素子を用いて実現されたＨＤＴＶ用システムのブロック図である。図３のシステムは、ＳＯＭ素子１１、ＳＯＭ素子１１を駆動させるためのＳＯＭドライバ１２、ＳＯＭ素子の特性を補正するために参照テーブルが格納されているフラッシュメモリ１３、画像データを格納するためのメモリ１４、画像を画面に走査するためのガルバノミラースキャナー（galvanometer mirror scanner）１５、画像データの行と列の配列を変換してＳＯＭドライバ１２に画像を伝達し、ガルバノミラースキャナー１５を制御する機能を行うＳＯＭコントローラー１６から構成されている。

ＨＤＴＶで画像を走査する方式は、電子銃の数によって３パネル方式と１パネル方式に分けられる。３パネル方式は、ＲＧＢそれぞれのカラーを担当する３つのドライバ素子と、そのドライバ素子毎に１つずつ総３個のＳＯＭ素子とを用いる。これとは異なり、１パネル方式は、１つのドライバ素子と１つのＳＯＭ素子を用いる。１パネル方式は、１つのＳＯＭ素子を用いてＲＧＢを出力するため、ＳＯＭ素子、これを駆動するためのＳＯＭドライバＩＣ、および光学系も１／３水準に減ってＨＤＴＶの構造が簡単になり且つコストも低くなる。

ところが、１パネル方式でＨＤＴＶを実現するためには、ＳＯＭ素子の動作速度が３パネル方式に比べて約２〜３倍程度速くならなければならず、ＳＯＭ素子を駆動するためのドライバとデータを伝達するためのＳＯＭ素子のコントローラーもそれだけ速く動作しなければならない。

ＨＤＴＶなどの応用分野で使用されるデータを転置してＳＯＭ素子に供給する装置および方法において、行と列のデータ配列を変換するためには、少なくとも１フレームのイメージに相当するデータを格納することが可能なメモリが要求される。

ＨＤＴＶ級（１９２０画素×１０８０画素）の解像度で１フレームを格納するためには少なくとも２×３Ｍｂｙｔｅが必要であるが、これはＩＣへの内蔵にはあまり大きい値である。したがって、データを格納するための外部メモリなどのメモリが求められる。

１９２０×１０８０画素を、６０Ｈｚ基準周波数で１×３バイトずつ実時間で格納するためには書き込み動作を約１５０ＭＨｚで行わなければならない。特に、１パネル方式のＳＯＭ素子の場合は、ＲＧＢ信号を全て１つのＳＯＭ素子を用いて出力するため、ＳＯＭコントローラーにデータを伝達するとき、３パネル方式より２〜３倍程度速い速度で動作させなければならない。

外部メモリを用いる場合、外部メモリはデータ入出力速度を増加させるのに限界があって、前記のようにより速い動作速度が要求されるときに動作の信頼性を保証することが難しいうえ、高速動作によって雑音が発生する可能性も高くなる。

したがって、外部メモリのデータ入出力速度を高めることなくＳＯＭ素子の高速動作を行うことが可能なデータ処理方案が求められる。

これと関連し、特許文献１は、ファクシミリなどの装置でスキャナーによって読み取った画像データの配列を縦横変換することが可能な画像メモリ装置を開示している。前記特許文献１では、メモリアレイへのデータ書き込み時には横データバッファを用いて列方向に書き込んだ後、メモリアレイからのデータ読み取り時には列データバッファを用いて横方向に読み取ることにより、データの配列を変換する構成を開示している。しかし、特許文献１で開示しているメモリの構成は、動画像処理が不可能であり、ＨＤＴＶなどの高速データ処理を要する分野に適用することができないという限界などがある。

特開平５−２０７２６４号公報

そこで、本発明の目的は、データ転置の際にメモリのデータ入出力速度を高めることなく、ＳＯＭ素子などの走査装置の高速動作を行うことが可能なデータ処理方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、１フレームがＫ×Ｌバイトサイズのデータからなるイメージデータ（横（ないしは行）方向：Ｋバイト、列方向：Ｌバイト）を横方向に読み取ってＫ×Ｎバイト（Ｎ≧２）サイズのデータアレイを交互に格納する一対のラインメモリと、前記ラインメモリから前記イメージデータをＮバイト単位で交互に受信し、１フレームに相当するデータアレイを格納する一対のメモリと、前記メモリに格納されたデータアレイをＮバイト単位で縦方向にアドレシングして外部へ出力する出力部とを備える、データ転置装置が提供される。

本発明のデータ転置方法および装置によれば、同一量のイメージデータを処理しながらも従来の技術より低い速度で処理することにより、データ入出力速度の低いメモリを用いてデータを処理することができる。

また、本発明のデータ転置方法および装置によれば、回路から発生する雑音を減らすことができ、メモリ動作の信頼性を高めることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、同一の構成要素については同一の符号を付する。

図４は本発明に係るデータ転置装置の構成を概略的に示す。図４に示すように、本発明に係るデータ転置装置は、１フレームがＫ×ＬバイトサイズのデータからなるＲＧＢイメージデータ（横方向：Ｋバイト、列方向：Ｌバイト）を所定の単位、例えば２バイト単位で伝達する入力レジスタ４１と、前記入力レジスタ４１から受け入れたデータをＫ×Ｎ（Ｎ≧２）バイトサイズのデータアレイとして格納するラインメモリ４２と、前記ラインメモリ４２に格納されたデータアレイをＮバイト単位でメモリ４４に伝達する書き込みレジスタ４３と、１フレームに相当するイメージデータを格納するメモリ４４と、メモリ４４に格納されたデータを読み取ってＳＯＭドライバＩＣに伝達する出力レジスタ４５と、走査されるべきデータをＳＯＭ素子に伝達するＳＯＭドライバＩＣ４６とから構成される。メモリ４４は、好ましくはＳＲＡＭ（static random access memory）である。

図５は本発明に係る３パネル方式のデータ転置装置の構成をより詳細に説明するための図である。

以下では、入力されるイメージデータが、図２ａに示されているような汎用ＨＤＴＶ標準の場合に相当する１９２０×１０８０画素（すなわち、Ｋ＝１９２０、Ｌ＝１０８０）からなるＲＧＢイメージデータであると仮定して説明する。また、各画素のデータサイズは可変的であるが、以下では、各画素が通常ＲＧＢ信号それぞれ１バイトずつ総３バイトから構成されると仮定して説明する。

入力レジスタ４１を介して入力される信号の単位は可変的であるが、ＲＧＢ信号別に２バイト、伝送速度１５０ＭＨｚであると仮定する。図５のデータ伝送ラインを示す矢印の下の１５０Ｍ、７５Ｍ、３７．５Ｍなどは該当データラインのデータ伝送速度を示す。

外部から入力されるイメージデータ信号は、２バイト単位で各ＲＧＢ信号それぞれに対して２×３バイトずつ入力レジスタ４１ａ、４１ｂを介してラインメモリ４２ａ、４２ｂに入力される。入力レジスタ４１ａ、４１ｂは、お互い交互に読み出しおよび書き込み動作を行う。すなわち、入力レジスタ４１ａがラインメモリ４２に書き込む間には、入力レジスタ４１ｂは外部データを読み取り、入力レジスタ４１ｂが読み取ったデータをラインメモリ４２に書き込む間には、入力レジスタ４１ａは外部データを読み取る。入力レジスタ４１ａ、４１ｂは、ＲＧＢ信号別に一対のラインメモリ４２ａ、４２ｂに１×３バイト単位で伝送速度１５０ＭＨｚにてデータを書き込む。

ラインメモリ４２ａ、４２ｂは、入力レジスタ４１ａ、４１ｂからデータを受信して１９２０×４バイトサイズのデータアレイを格納する。一般的な場合、すなわちイメージデータがＫ×Ｌバイトの場合は、ラインメモリ４２ａ、４２ｂは、Ｋ×Ｎバイト（Ｎ≧２）サイズのデータアレイを格納する。ラインメモリ４２ａ、４２ｂはお互い交互に書き込みモードおよび読み取りモードにある。すなわち、ラインメモリ４２ａにデータが書き込まれる間には、ラインメモリ４２ｂのデータは書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂによって読み取られ、ランメモリ４２ｂにデータが書き込まれる間には、ラインメモリ４２ａのデータは書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂによって読み取られる。ラインメモリ４２ａにＫ×Ｎバイトのデータアレイ書き込みが完了した後、ラインメモリ４２ｂへの書き込みが開始する。

図６ａおよび図６ｂはそれぞれラインメモリ４２ａ、４２ｂそれぞれに格納されたデータアレイを示す。

ラインメモリ４２ａ、４２ｂに格納されたＫ×Ｎバイトのデータアレイは、書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂによって読み取られてＮバイト単位でメモリ４４ａ、４４ｂに書き込まれる。入力レジスタ４１ａ、４１ｂによってラインメモリ４２ａ、４２ｂに書き込まれるデータの入力単位が２バイトであり且つＮ＝４の場合には、メモリ４４ａ、４４ｂには４バイト単位で、すなわち入力データ単位の２倍で入出力が行われるので、メモリ４４ａ、４４ｂの入出力速度は入力データ速度の半分、すなわち３７．５ＭＨｚになる。

この際、書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂは、図６ａおよび図６ｂに示したラインメモリ４２ａ、４２ｂの左側からＮバイトずつ読み取ってメモリ４４ａ、４４ｂに書き込む。同様に、書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂは、お互い交互に読み取り動作および書き込み動作を行う。

書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂで読み取られた４バイト単位のデータは、図７に示されているような形態でメモリ４４ａ、４４ｂにそれぞれ書き込まれる。メモリ４４ａ、４４ｂは少なくとも１フレームのイメージデータを格納することが可能な大きさ以上の容量を有するメモリでなければならない。すなわち、本実施例では、メモリ４４ａ、４４ｂは少なくとも１９２０×１０８０バイト以上の容量を有するべきであり、入力されるイメージデータが１フレーム当たりＫ×Ｌ画素からなるイメージの場合には、１画素が１バイトであるとすれば、少なくともＫ×Ｌバイトの容量を有するべきである。

図７はメモリ４４ａ、４４ｂに記憶された１フレームのイメージデータ構成を示す。図７に示すように、書き込みレジスタ４３ａ、４３ｂによって読み取られた４バイトのデータは、読み取られた順序に従ってメモリ４４ａ、４４ｂに格納される。あるフレームのイメージデータがメモリ４４ａに全て格納されると、次のフレームのイメージデータがメモリ４４ｂに同一の形態で格納される。メモリ４４ａ、４４ｂも同様にＲＧＢ信号別にそれぞれ１対ずつ存在し、お互い交互に読み取りモードおよび書き込みモードにある。ラインメモリ４２ａ、４２ｂに格納されるデータがＫ×Ｎバイトのデータアレイである場合は、メモリ４４ａ、４４ｂにＮバイト単位で伝達される。

図７には説明のために一つの具体的なメモリブロックで示したが、当業者であれば、実際メモリに格納されるときは、このような形態で格納されるのではなく、物理的にはメモリの任意の位置に格納できることを理解するであろう。図７に示したメモリの構成は、単にメモリのアドレシングの概念を説明するためである。

メモリ４４ａ、４４ｂに格納されたイメージデータは、出力レジスタ４５ａ、４５ｂによって図７の矢印方向、すなわち縦方向に４バイト単位で読み取られる。出力レジスタ４５ａ、４５ｂによって読み取られたデータはＳＯＭドライバＩＣ４６へ伝達される。出力レジスタ４５ａ、４５ｂもＲＧＢ信号別にそれぞれ１対ずつ存在し、お互い交互に読み取り動作および書き込み動作を行う。同様に、ラインメモリ４２ａ、４２ｂに格納されるデータがＫ×Ｎバイトのデータアレイである場合は、メモリ４４ａ、４４ｂにＮバイト単位で伝達される。

また、ＨＤＴＶ標準の場合、基準周波数が６０Ｈｚであり且つＮ＝４であれば、ＳＯＭ素子でイメージデータを走査するためのアクティブタイム（active time）が１フレーム走査時間の８０％であると仮定すると、メモリ４４ａ、４４ｂに格納されたデータを読み取るためには、数式１にしたがってメモリ４４ａ、４４ｂを３９ＭＨｚで動作させることが好ましい。

上述した方式でメモリ４４ａ、４４ｂに格納されたデータを読み取ると、図２ａに示したイメージデータは転置される。

３パネル方式において、ＳＯＭドライバＩＣ４６は、３つが存在し、ＲＧＢ信号別にそれぞれ信号を、転置されたデータを受信してＳＯＭ素子（図示せず）が適切に走査することができるように制御する。

図９は、本発明の３パネル方式の転置装置に係る、ＳＯＭ素子によって走査された出力波形を示す。ＨＤＴＶ標準の場合、基準周波数が６０Ｈｚのとき、１６．７ｍｓ毎に１フレームのデータが出力される。ＲＧＢ信号がそれぞれのＳＯＭ素子によって同時に走査される。

図８は本発明の別の実施例に係る１パネル方式のデータ転置装置の構成をより詳細に示す。

図８に示した１パネル方式のデータ転置装置は、出力レジスタ４５ａ、４５ｂが一対のみ存在する以外は、図５に示した３パネル方式と同様である。出力レジスタ４５ａ、４５ｂはメモリ４３ａ、４３ｂからＲＧＢ信号を順次受信してＳＯＭドライバＩＣ４６へ伝達する。ＳＯＭドライバＩＣ４６は、順次受信されたＲＧＢ信号を一つのＳＯＭ素子（図示せず）が順次走査することができるように制御する。

また、ＨＤＴＶ標準の場合、基準周波数が６０Ｈｚであり且つＮ＝４の場合、ＳＯＭ素子でイメージデータを走査するためのアクティブタイムが１フレーム走査時間の９５％であると仮定すると、メモリ４４ａ、４４ｂに格納されたデータを読み取るためには、数式２にしたがってメモリ４４ａ、４４ｂのアクセス速度を９８ＭＨｚにすることが好ましい。

図１０は、本発明の１パネル方式の転置装置に係る、ＳＯＭ素子によって走査された出力波形を示す。同様に、ＨＤＴＶ標準の場合、基準周波数が６０Ｈｚのとき、１６．７ｍｓ毎に１フレームのデータが出力される。ＲＧＢ信号が一定の時間間隔をおいて順次走査される。

入力されるビデオ信号の入力シーケンスを示す図である。 ＳＯＭ素子による走査方向を示す図である。 １９２０×１０８０画素からなる１フレームのイメージデータの画素を示す図である。 転置過程を示す図である。 従来のＳＯＭ素子を用いて実現されたＨＤＴＶ用システムのブロック図である。 本発明に係るデータ転置装置の構成を概略的に示す図である。 本発明に係る３パネル方式のデータ転置装置の構成をより詳細に示す図である。 ラインメモリに記憶されたデータアレイを示す図である。 ラインメモリに記憶されたデータアレイを示す図である。 メモリに書き込まれたデータアレイの構成を示す図である。 本発明の別の実施例に係る１パネル方式のデータ転置装置の構成をより詳細に示す図である。 本発明の３パネル方式の転置装置に係る、ＳＯＭ素子によって走査された出力波形を示す図である。 本発明の１パネル方式の転置装置に係る、ＳＯＭ素子によって走査された出力波形を示す図である。

符号の説明

４１、４１ａ、４１ｂ 入力レジスタ
４２、４２ａ、４２ｂ ラインメモリ
４３、４３ａ、４３ｂ 書き込みレジスタ
４４、４４ａ、４４ｂ メモリ
４５、４５ａ、４５ｂ 出力レジスタ
４６ ＳＯＭドライバＩＣ

Claims (6)

1. １フレームがＫ×Ｌバイトサイズのデータからなるイメージデータを横方向に読み取ってＫ×Ｎバイトサイズのデータアレイを交互に格納する一対のラインメモリと、
   前記ラインメモリから前記イメージデータをＮバイト単位で交互に受信し、１フレームに相当するデータアレイを格納する一対のメモリと、
   前記メモリに格納されたデータアレイをＮバイト単位で縦方向にアドレシングして外部へ出力する出力部と
   を備える備え、
   前記Ｋが横方向のデータを表し、前記Ｌが列方向のデータを表し、前記ＮがＮ≧２の関係を満たす
   ことを特徴とするデータ転置装置。
2. 外部からデータを読み取って前記１対のラインメモリへ伝達する入力レジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のデータ転置装置。
3. 前記ラインメモリにＮバイト単位でデータをアドレシングして前記メモリへ伝達する書き込みレジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のデータ転置装置。
4. 前記出力部は、前記メモリに格納されたデータアレイをＮバイトメモリ単位でアドレシングする出力レジスタを備えることを特徴とする請求項１記載のデータ転置装置。
5. 前記ラインメモリおよび前記メモリは、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーそれぞれに対して一対ずつ備え、前記出力部はＲ、Ｇ、Ｂカラー全てに対して一対を備えることを特徴とする請求項１記載のデータ転置装置。
6. １フレームがＫ×ＬバイトサイズのデータからなるＲＧＢイメージデータを横方向に読み取ってＫ×Ｎサイズのデータアレイを１対のラインメモリに交互に格納する段階と、
   前記１対のラインメモリからＮバイト単位でデータを交互に受信し、１フレームに相当するデータアレイをメモリに格納する段階と、
   前記メモリに格納されたデータアレイをＮバイト単位で縦方向にアドレシングして外部へ出力する段階とを備え、
   前記Ｋが横方向のデータを表し、前記Ｌが列方向のデータを表す
   ことを特徴とするデータ転置方法。

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